天然气管道事故成因与预防探讨

2013-03-31林钰昕长江大学管理学院湖北荆州434023中海中山天燃气有限责任公司广东中山528403

长江大学学报(自科版) 2013年26期

关键词：防腐天然气事故

林钰昕 (长江大学管理学院，湖北荆州 434023；中海中山天燃气有限责任公司，广东中山 528403)

李建明 (长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100)

伍勇 (中石油大港油田分公司生产运行处，天津 300280)

天然气管道事故成因与预防探讨

林钰昕 (长江大学管理学院，湖北荆州 434023；中海中山天燃气有限责任公司，广东中山 528403)

李建明 (长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100)

伍勇 (中石油大港油田分公司生产运行处，天津 300280)

分析了天然气管道事故的原因，主要包括设计不合理、施工缺陷、第三方损害和地质灾害，并提出具有针对性的防治措施：严把设计关，确保设计质量；严格施工，确保施工质量；加强天然气管道的规范化管理；做好员工的技术培训工作；加大天然气管道安全保护的宣传力度。

天然气管道；管道安全;事故成因；防治措施

天然气管道事故主要是指天然气管道不能按原计划实现其输送功能，主要包括不满足输量要求、管输系统失去完整性、管道意外泄露等[1]。天然气管道事故分为3种类型：①破裂，指管道缺陷长的尺寸大于等于管线直径的1/2时管道失效状况；②穿透，指管道缺陷长尺寸大于10mm 而小于破裂孔穴尺寸的管道失效状况；③针孔穿透，指管道缺陷直径小于或等于10mm的孔穴。由于天然气与工业生产和民众生活密切相关，因而发生天然气管道事故会产生严重影响。为此，笔者对天然气管道事故成因与预防进行了探讨。

1 天然气管道事故原因分析

1.1设计不合理

1)工艺流程方面天然气管道系统的运行安全与系统总流程、各站场工艺流程及系统设备布置有着非常密切的关系。若设计不当将给天然气管道系统安全运行造成十分严重的威胁。因此，应利用流体力学、热力学、爆炸力学、计算数学和计算机技术，针对天然气管道建立天然气泄漏后的扩散模型，分析天然气泄漏后的扩散规律，应用仿真软件进行模拟计算，验证模型的正确性，并进行管道失效后果分析。若数据处理不当，将导致天然气管道运输站场的位置设置或压缩机等设备的选型不当，从而给系统运行留下各种安全隐患。

3)管道强度计算方面在进行天然气管道强度设计计算时，如果对强度设计系数的取值有出入或管道承受的荷载分析不当，将使强度计算产生偏差，最终造成管材、壁厚的选取不恰当。在选用管道材料时，应考虑到实际使用时其对管道压力的承受范围，不然在进行管道应力分析、强度、刚度及稳定性校核时可能会产生偏差，最终造成管道变形、弯曲甚至断裂等严重后果[2]。

1.2施工缺陷

1)焊接问题天然气管道焊接时出现的缺陷包括未熔透、未熔合、焊瘤、裂纹、夹渣、气孔和咬边等，一般不容易发现且难以修复，会对天然气管道安全运行形成严重威胁。影响天然气管道焊接质量的因素有天然气管道的管口质量差(如果在运输和存放天然气管道的过程中没有保护好管口，会出现管口椭圆度超差、局部变形等问题)、焊接环境和焊接操作工的水平(手工向下焊工艺采用多机组流水作业，效率较高、劳动强度较低、焊接质量也较好，但焊接质量还取决于焊接环境和焊接操作工的水平，若焊接环境不良或焊接操作工的水平不高，往往会导致天然气管道出现焊接缺陷)。

2)防腐层补口、补伤问题如果天然气管道表面粗糙度达不到标准要求、补口时未按要求与钢管已有的防腐层进行搭接或搭接长度不够、补伤时面积不能满足规范要求、补口和补伤的粘接力或厚度不符合要求，易造成天然气管道再次损坏或防腐能力不足。

1.3第三方损害

第三方损害主要是指因外在原因、第三方的责任事故、不可抗拒的外力而诱发的管道事故。统计数据表明，由第三方损害导致的管道事故的比例甚至超过腐蚀等对管道的影响[3]，由此说明第三方损害对管道危害的严重性。

1)建设、施工和监理等第三方相关单位建设、施工和监理单位没有按照规定承担保护燃气管道及设施的责任，如不签订《保护协议》、不落实保护措施，甚至违规施工，如随意改变施工范围、方案、时间等，施工作业时对现场设置的警示标识随意挪动或破坏。

2)燃气公司如果燃气公司在人员素质、现场信息管理(包括管道信息)、业务流程安排和宣传培训等方面存在欠缺，容易导致第三方损害。

3)用户住宅小区的业主因装修而改变地下设施，因不了解燃气管道和设施的走向、埋深等或根本不了解对燃气管道的保护而直接施工，也容易导致第三方损害。

1.4地质灾害

地质灾害类型众多，如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及广义的地质灾害，如地震、火山、地热害等，上述情况对管道极容易造成损害。以地面沉降为例，当发生地面沉降时，容易导致天然气管道悬空而产生变形,严重时发生断裂。

2 减少天然气管道安全危害的措施

2.1严把设计关，确保设计质量

为了保障天然气管道的长期安全运行，设计工作是一个重要环节。在进行天然气管道设计时，要注重选择合理的路线、管道压力和管材及其防腐形式，特别是在人口稠密区域，应充分考虑相关因素并采取针对性的保护措施。以天然气管道路线设计为例，设计时要遵循安全、经济、方便的原则，既要满足建设单位对工程提出的要求，注意站场选址及站内的建筑物的分区、布局、防火间距、消防设施配套、防火防爆等级、与周围及其他建筑物的安全距离等问题，又要使工程费用和运行期间管线的操作维护费用降到最低[4]。此外，应结合实际情况对设计方案进行反复论证，最大程度地避免由于比选仓促而造成的设计缺陷。

2.2严格施工，确保施工质量

(1)根据管材情况，在经过严格的焊接工艺评定的基础上，选出最适用的焊接材料，并制定出严格焊接工艺规程，在物质采购、工程施工、监理等方面严格执行规程以确保焊接质量。

(2)在地质灾害多发地段进行护坡、水工保护等工程施工时，首先坚持以避绕为主的原则，当万不得已需要通过时，应该严格按照设计要求施工并确保施工质量。

(3)管道腐蚀是造成天然气管道事故的主要原因[5]，因此应采取相应的防腐对策：①预防管道内壁腐蚀，首先应对管道内壁涂刷以二道环氧树脂为主的涂料，其次要严禁输送不达标的天然气。②做好管道外壁的防腐措施，可以采用聚乙烯胶带等新型防腐用料进行防腐。此外，对于管道焊缝处的防腐补口问题，应选用高质量的补口材料，在补口作业时要严格按照工艺要求操作，尤其是补伤时面积应满足规范要求，以免留下隐患。

(4)在天然气管道施工过程中，应特别注重文明施工，尽量避免出现管道防腐层损坏和管体损伤的情况。另外，应做好天然气管道内部的清理工作，防止泥土、手套、焊条和焊接工具等杂物遗留在管道内。

2.3加强天然气管道的规范化管理

(1)当管道内一旦形成水化物，应尽快降压和升温以破坏水化物的形成过程。通过清管工作可以排除管内污物和积液，达到提高输送能力和防止管道内部腐蚀的目的。因此，应根据管道运行状况，合理制定管道清理周期并及时开展管道的清理工作。此外，在投产初期进行管道清理工作时应特别注重检查管道的密封性。

(2)要利用GPS定位仪等先进设备对天然气管道进行沿线巡查，定期监测管道埋深，对特殊管段应重点巡查，防止违章建筑占压管道，最大限度地减少自然灾害和人为因素的破坏。

2.4做好员工的技术培训工作

定期对各级管理人员和岗位职工进行技能培训，由此提高管理者的管理水平和从业人员操作技能。另外，应加强应急演练以提高应急抢险能力，为此要配备完善的维抢修机具，确保在发生事故时及时到位并在最短时间内完成抢修作业。

2.5加大天然气管道安全保护的宣传力度

管道企业的工作人员应积极配合当地政府大力开展群众性的宣传教育活动，让广大群众了解天然气管道设施安全的重要性，培养其对天然气管道的保护意识。例如，可以在天然气管道标桩上一并印上警示标语和联系电话，方便广大群众在发现危害天然气管道方面的情况时可以及时向天然气管道公司反映问题并由后者采取迅速有效的整改措施，从而保证天然气管道始终处于安全平稳运行的状态。